Ich tippe stark darauf, dass Du die Compiler-Optimierung ausgeschaltet hast. In dem Fall funktionieren die Funktionen der delay.h nicht korrekt.
Dein Compiler sollte Dir auch eine entsprechende Warnung ausspucken:
(c:/winavr/bin/../avr/include/util/delay.h:89:3: warning: #warning "Compiler optimizations disabled; functions from <util/delay.h> won't work as designed")

Gruß,
askazo